JP2002085381A - Fingerprint sensor - Google Patents
Fingerprint sensorInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、指紋を認識する指
紋センサに関するものである。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a fingerprint sensor for recognizing a fingerprint.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、指紋を熱的に検出する方法とし
て、特開平５−１６８６１０号の公報に示される指紋セ
ンサでは、以下のようにして指紋の隆線部分を認識する
ようになっていた。まず、指紋表面の温度分布を赤外線
透過フィルタを通して赤外線カメラにより検出し、その
熱画像情報Ａを記憶しておく。次に、水分や脂肪分など
の有機物質が吸収する波長を含む光を指に一定時間照射
した後、再び、指紋表面の温度分布を赤外線透過フィル
タを通して赤外線カメラにより検出し、その熱画像情報
Ｂを記憶する。そして、光が照射された後には指紋の隆
線部分では温度上昇が顕著となるので、熱画像情報Ａと
Ｂとのデータの差を算出し、その差に大きさに応じて指
紋の隆線部分を認識する。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for thermally detecting a fingerprint, a fingerprint sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-168610 has recognized a ridge portion of a fingerprint as follows. . First, the temperature distribution on the fingerprint surface is detected by an infrared camera through an infrared transmission filter, and the thermal image information A is stored. Next, after irradiating the finger with light containing a wavelength that is absorbed by an organic substance such as moisture or fat for a certain period of time, the temperature distribution on the fingerprint surface is detected again by an infrared camera through an infrared transmission filter, and the thermal image information B Is stored. Then, since the temperature rise becomes remarkable in the ridge portion of the fingerprint after the light irradiation, the difference between the data of the thermal image information A and the data of the thermal image information B is calculated, and the ridge of the fingerprint is calculated according to the difference. Recognize parts.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の指紋センサ
では、指に光を照射するための赤外線カメラや光源等が
必要となるため、どうしても占有面積が大きくなり、小
型化の妨げとなっていた。In the above-mentioned conventional fingerprint sensor, an infrared camera and a light source for irradiating a finger with light are required, so that an occupied area is inevitably increased, which hinders miniaturization. .
【０００４】そこで、本発明は、小型化を促進した指紋
センサを提供することを目的とする。[0004] Therefore, an object of the present invention is to provide a fingerprint sensor that has been downsized.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の指紋センサでは、載置された指との間で熱
のやり取りが行われるように、指が載置される部分に配
置された、温度によって一定電流に対する電圧の値が変
化する複数の素子と、これらの各素子に定電流を供給す
る手段と、を設け、指が載置されている場合と載置され
ていない場合との温度差によって生じる前記各素子の電
圧値の差に基づいて、載置された指の指紋を認識するよ
うにしている。In order to achieve the above object, in the fingerprint sensor of the present invention, the finger is placed on a portion where the finger is placed so that heat is exchanged with the placed finger. A plurality of arranged elements whose voltage values change with respect to a constant current depending on temperature, and a unit for supplying a constant current to each of these elements are provided, with and without a finger placed. The fingerprint of the placed finger is recognized based on the difference between the voltage values of the respective elements caused by the temperature difference from the case.
【０００６】本発明は、指紋の隆線部分が接触している
部分では、指紋の谷部分が接触している部分に比して、
指から熱を吸収しやすい、あるいは、指に熱が放散しや
すいことに着目してなされたものであり、上記構成によ
り、指紋の隆線部分に位置する素子では、指紋の谷部分
に位置する素子に比して、指が載置された際の温度変化
が大きく、したがって、指が載置されている場合と載置
されていない場合との電圧差が大きくなるので、指紋の
隆線部分を認識することができる。According to the present invention, a portion where a ridge portion of a fingerprint is in contact is compared with a portion where a valley portion of a fingerprint is in contact.
It is made by paying attention to the fact that heat is easily absorbed from the finger, or that heat is easily dissipated to the finger. With the above configuration, the element located at the ridge portion of the fingerprint is located at the valley portion of the fingerprint. The temperature change when the finger is placed is larger than that of the element, and the voltage difference between the case where the finger is placed and the case where the finger is not placed becomes larger. Can be recognized.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を図面
を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態で
ある指紋センサの構成を示す図である。同図において、
１−１、１−２、…、１−ｎはダイオード、２−１、２
−２、…、２−ｎは定電流源、３−１、３−２、…、３
−ｎはスイッチ、４はＡ／Ｄ変換回路、５はメモリ、６
は演算回路、７は指載置検出用センサ、８は制御回路で
ある。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fingerprint sensor according to one embodiment of the present invention. In the figure,
.., 1-n are diodes, 2-1, 2
,..., 2-n are constant current sources, 3-1, 3-2,.
-N is a switch, 4 is an A / D conversion circuit, 5 is a memory, 6
Is an arithmetic circuit, 7 is a finger placement detection sensor, and 8 is a control circuit.
【０００８】各ダイオード１−１、１−２、１−ｎは、
載置された指との間で熱のやり取りが行われるように、
指が載置される部分にマトリクス状または直線状に配置
されている。ダイオード１−ｘ（ｘ＝１、２、…、ｎ）
は、アノードが定電流源２−ｘに、カソードがグランド
にそれぞれ接続されており、ダイオード１−ｘにはアノ
ードからカソードへ定電流が常時流れている。ダイオー
ド１−ｘと定電流源２−ｘとの接続点の電圧は、スイッ
チ３−ｘを介してＡ／Ｄ変換回路４に共通に入力され
る。尚、定電流源２−ｘが供給する定電流は、ダイオー
ド１−ｘに流れてもダイオード１−ｘの温度が人間の体
温よりも高くならないような値に設定されている。ま
た、各ダイオードは、指紋の隆線を検出可能なように、
数１０〜数１００μｍの間隔で並べられている。The diodes 1-1, 1-2, 1-n are:
As heat is exchanged with the placed finger,
The fingers are arranged in a matrix or a straight line on the portion where the finger is placed. Diode 1-x (x = 1, 2,..., N)
In the first embodiment, the anode is connected to the constant current source 2-x, and the cathode is connected to the ground, and a constant current always flows from the anode to the cathode in the diode 1-x. The voltage at the connection point between the diode 1-x and the constant current source 2-x is commonly input to the A / D conversion circuit 4 via the switch 3-x. Note that the constant current supplied by the constant current source 2-x is set to a value such that the temperature of the diode 1-x does not become higher than the human body temperature even when the current flows through the diode 1-x. Also, each diode can detect fingerprint ridges,
They are arranged at intervals of several tens to several hundreds of μm.
【０００９】指載置検出用センサ７は、指が載置される
部分に指が載置されているか否かを検出し、その検出結
果を制御回路８に出力する。制御回路８は、指載置検出
用センサ７からの出力、すなわち、指が載置されている
か否かに基づいて、各部の制御を切り替える。具体的に
は、制御回路８の制御により、各部は以下に述べるよう
に動作する。The finger placement detection sensor 7 detects whether or not a finger is placed on the portion where the finger is placed, and outputs the detection result to the control circuit 8. The control circuit 8 switches the control of each unit based on the output from the finger placement detection sensor 7, that is, whether or not the finger is placed. More specifically, under the control of the control circuit 8, each unit operates as described below.
【００１０】指が載置されていない場合、あるいは、指
紋を検出する前に、スイッチ３−１、３−２、…、３−
ｎの順に所定時間ずつＯＮになり、指が載置されていな
い場合、あるいは、指紋を検出する前におけるダイオー
ド１−１の電圧値Ｖ１、ダイオード１−２の電圧値Ｖ
２、…、ダイオード１−ｎの電圧値Ｖｎが順次Ａ／Ｄ変
換回路４でデジタル値に変換された後、メモリ５の所定
のアドレスに初期値として格納される。尚、この一連の
動作を所定の周期で繰り返し行うことにより、指紋の測
定面における温度のばらつきによる影響を少なくするよ
うになっている。When a finger is not placed or before a fingerprint is detected, switches 3-1, 3-2,.
n in the order of n for a predetermined time, and when no finger is placed, or before detecting a fingerprint, the voltage value V1 of the diode 1-1 and the voltage value V1 of the diode 1-2.
2,..., The voltage value Vn of the diode 1-n is sequentially converted into a digital value by the A / D conversion circuit 4, and then stored in a predetermined address of the memory 5 as an initial value. By repeating this series of operations at a predetermined cycle, the influence of temperature variations on the fingerprint measurement surface is reduced.
【００１１】そして、指が載置された状態になると、再
びスイッチ３−１、３−２、…、３−ｎの順に所定時間
ずつＯＮになり、指が載置されている場合におけるダイ
オード１−１の電圧値Ｖ１’、ダイオード１−２の電圧
値Ｖ２’、…、ダイオード１−ｎの電圧値Ｖｎ’が順次
Ａ／Ｄ変換回路４でデジタル値に変換された後、メモリ
５の所定のアドレスに格納される。When the finger is placed, the switches are turned on again in the order of the switches 3-1, 3-2,..., 3-n for a predetermined time, and the diode 1 when the finger is placed is turned on. -1, the voltage value V2 'of the diode 1-2,..., The voltage value Vn' of the diode 1-n are sequentially converted into digital values by the A / D conversion circuit 4, Is stored at the address.
【００１２】この一連の動作が完了すると、演算回路６
は、メモリ５に格納されている各２つの電圧値Ｖ１とＶ
１’、Ｖ２とＶ２’、…、ＶｎとＶｎ’の差分を算出す
るとともに、それらの各差分値と予め設定された閾値と
の大小を比較し、その比較結果を順次出力する。When this series of operations is completed, the arithmetic circuit 6
Are two voltage values V1 and V2 stored in the memory 5 respectively.
1 ′, V2 and V2 ′,..., Vn and Vn ′ are calculated, the respective differences are compared with predetermined thresholds, and the comparison results are sequentially output.
【００１３】演算回路６の後段に接続される回路では、
演算回路６での比較結果において、上記差分値が閾値よ
りも大きくなっているダイオードの位置が指紋の隆線部
分であると認識し、指紋の隆線部分の位置データを結ん
で得られる画像を生成してディスプレイに表示するなど
の所定の処理を行う。その後、得られた画像から指紋の
分岐点や端点などの特異点のデータを用いて指紋の認証
を行う。In a circuit connected to the subsequent stage of the arithmetic circuit 6,
In the comparison result in the arithmetic circuit 6, the position of the diode where the difference value is larger than the threshold value is recognized as the ridge portion of the fingerprint, and the image obtained by connecting the position data of the ridge portion of the fingerprint is obtained. A predetermined process such as generation and display on a display is performed. Thereafter, fingerprint authentication is performed from the obtained image using data of a singular point such as a branch point or an end point of the fingerprint.
【００１４】すなわち、本第１実施形態の指紋センサで
は、指が載置されたときに、指紋の隆線部分に位置する
ダイオードでは、指紋の谷部分に位置するダイオードに
比して、指から熱を吸収しやすく、温度上昇が大きいの
で、指が載置されている場合と載置されていない場合と
の温度差が大きくなり、そして、ダイオードの順方向電
圧の値が温度によって変化することから、指が載置され
ている場合と載置されていない場合との順方向電圧の差
が大きくなるということを利用して、指紋の隆線部分を
認識するようになっており、赤外線カメラや光源等は不
要となるとともに、各構成要素を１つあるいは複数のＩ
Ｃとして集積可能なので、小型化を促進することができ
る。That is, in the fingerprint sensor according to the first embodiment, when the finger is placed, the diode located at the ridge portion of the fingerprint is closer to the finger than the diode located at the valley portion of the fingerprint. It is easy to absorb heat and the temperature rise is large, so the temperature difference between when the finger is placed and when it is not placed is large, and the value of the forward voltage of the diode changes with temperature. From the fact that the difference in the forward voltage between when the finger is placed and when it is not placed is large, the ridge of the fingerprint is recognized, and the infrared camera And a light source are not required, and each component is connected to one or more I
Since it can be integrated as C, miniaturization can be promoted.
【００１５】本発明の第２実施形態である指紋センサの
構成を図２に示す。同図において、９−１、９−２、
…、９−ｎは定電流源、１０−１、１０−２、…、１０
−ｎはスイッチ、１１は制御回路である。尚、図１に示
した上記第１実施形態の構成と同一部分には同一符号を
付して説明を省略する。FIG. 2 shows the configuration of a fingerprint sensor according to a second embodiment of the present invention. In the figure, 9-1, 9-2,
, 9-n are constant current sources, 10-1, 10-2, ..., 10
-N is a switch, and 11 is a control circuit. The same components as those of the first embodiment shown in FIG.
【００１６】定電流源９−ｘはダイオード１−ｘのアノ
ードにスイッチ１０−ｘを介して接続されており、スイ
ッチ１０−ｘがＯＮであるときには、定電流源２−ｘか
ら供給される電流と定電流源９−ｘから供給される電流
との合計が、一方、スイッチ１０−ｘがＯＦＦであると
きには、定電流源２−ｘから供給される電流のみが、そ
れぞれダイオード１−ｘのアノードからカソードに流れ
る。The constant current source 9-x is connected to the anode of the diode 1-x via the switch 10-x. When the switch 10-x is ON, the current supplied from the constant current source 2-x And when the switch 10-x is OFF, only the current supplied from the constant current source 2-x is the anode of the diode 1-x. To the cathode.
【００１７】尚、定電流源２−ｘから供給される電流と
定電流源９−ｘから供給される電流との和がダイオード
１−ｘに流れることにより、ダイオード１−ｘの温度が
人間の体温よりも高くなるように、定電流源９−ｘから
供給される電流の値が設定されている。Since the sum of the current supplied from the constant current source 2-x and the current supplied from the constant current source 9-x flows through the diode 1-x, the temperature of the diode 1-x becomes lower than that of the human. The value of the current supplied from the constant current source 9-x is set so as to be higher than the body temperature.
【００１８】制御回路１１は、上記第１実施形態におけ
る制御回路８が行う制御に加えて、各スイッチ１０−
１、１０−２、…、１０−ｎのＯＮ／ＯＦＦを制御す
る。具体的には、各スイッチ１０−１、１０−２、…、
１０−ｎを、指が載置されていない場合、あるいは、指
を載置する前にＯＮにし、指が載置されている場合には
ＯＦＦにする。The control circuit 11 controls each switch 10- in addition to the control performed by the control circuit 8 in the first embodiment.
, 10-n are controlled to be turned on / off. Specifically, each of the switches 10-1, 10-2,...
10-n is turned on when the finger is not placed or before placing the finger, and is turned off when the finger is placed.
【００１９】すなわち、本第２実施形態の指紋センサで
は、指が載置されていない場合、あるいは、指を載置す
る前にダイオードを発熱状態（体温よりも高い温度）に
しておき、指が載置されたときに、指紋の隆線部分に位
置するダイオードでは、指紋の谷部分に位置するダイオ
ードに比して、指へ熱が放散しやすく、温度下降が大き
いので、指が載置されている場合と載置されていない場
合との温度差が大きくなり、そして、ダイオードの順方
向電圧の値が温度によって変化することから、指が載置
されている場合と載置されていない場合との順方向電圧
の差が大きくなるということを利用して、指紋の隆線部
分を認識するようになっており、赤外線カメラや光源等
は不要となるとともに、各構成要素を１つあるいは複数
のＩＣとして集積可能なので、小型化を促進することが
できる。That is, in the fingerprint sensor according to the second embodiment, when the finger is not placed, or before the finger is placed, the diode is set to a heating state (a temperature higher than the body temperature), and the finger is placed. When placed, the diode located at the ridge of the fingerprint dissipates heat to the finger more easily than the diode located at the valley of the fingerprint and has a large temperature drop. The temperature difference between the case where the finger is placed and the case where the finger is not placed is large because the value of the forward voltage of the diode changes depending on the temperature. Taking advantage of the fact that the difference in the forward voltage with respect to the fingerprint becomes large, the ridge portion of the fingerprint is recognized, so that an infrared camera, a light source, and the like are not required, and one or more of each component is required. Integrated as an IC Because performance can promote size reduction.
【００２０】尚、上記各実施形態では、指との間で熱の
やり取りを行う素子としてダイオードを用いているが、
温度によって一定電流に対する電圧値が変化する素子あ
るいは回路であれば、ダイオード以外のものを用いても
構わない。また、上記各実施形態では、定電流源２−ｘ
は常時ＯＮになっていたが、人がいないときや、指紋検
出を行わないときには定電流源２−ｘをＯＦＦにするよ
うにすれば、消費電力を低減することができる。また、
各ダイオード１−ｘをマトリクス状に配置した場合に
は、指を検出器の上に載せるだけでよく、一方、各ダイ
オード１−ｘを直線状に配置した場合には、指を一定速
度で動かすことによって指紋を検出することが可能とな
る。In each of the above embodiments, a diode is used as an element for exchanging heat with a finger.
Any element other than a diode may be used as long as the element or circuit changes the voltage value with respect to the constant current depending on the temperature. In each of the above embodiments, the constant current source 2-x
Is always ON, but when no person is present or when fingerprint detection is not performed, power consumption can be reduced by turning off the constant current source 2-x. Also,
When the diodes 1-x are arranged in a matrix, it is only necessary to place a finger on the detector. On the other hand, when the diodes 1-x are arranged in a straight line, the fingers are moved at a constant speed. This makes it possible to detect a fingerprint.
【００２１】[0021]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の指紋セン
サによれば、指紋の隆線部分に位置する素子では、指紋
の谷部分に位置する素子に比して、熱が吸収あるいは放
散されやすく、指が載置されている場合と載置されてい
ない場合との電圧差が大きくなるということを利用し
て、指紋の隆線部分を認識するようになっているので、
赤外線カメラや光源等は不要となり、小型化を促進する
ことができる。As described above, according to the fingerprint sensor of the present invention, heat is absorbed or dissipated in the element located in the ridge portion of the fingerprint as compared with the element located in the valley portion of the fingerprint. It is easy to recognize the ridge of the fingerprint by utilizing the fact that the voltage difference between when the finger is placed and when it is not placed is large,
An infrared camera, a light source, and the like are not required, and downsizing can be promoted.
【図１】 本発明の第１実施形態である指紋センサの構
成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fingerprint sensor according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の第２実施形態である指紋センサの構
成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a fingerprint sensor according to a second embodiment of the present invention.
１−１、１−２、…、１−ｎ ダイオード ２−１、２−２、…、２−ｎ 定電流源 ３−１、３−２、…、３−ｎ スイッチ ４ Ａ／Ｄ変換回路 ５ メモリ ６ 演算回路 ７ 指載置検出用センサ ８ 制御回路 ９−１、９−２、…、９−ｎ 定電流源 １０−１、１０−２、…、１０−ｎ スイッチ １１ 制御回路 , 1-n diode 2-1 2-2, ..., 2-n constant current source 3-1, 3-2, ..., 3-n switch 4 A / D conversion circuit 5 Memory 6 Arithmetic circuit 7 Finger placement detection sensor 8 Control circuit 9-1, 9-2, ..., 9-n Constant current source 10-1, 10-2, ..., 10-n Switch 11 Control circuit
Claims (1)
われるように、指が載置される部分に配置された、温度
によって一定電流に対する電圧の値が変化する複数の素
子と、これらの各素子に定電流を供給する手段と、を設
け、指が載置されている場合と載置されていない場合と
の温度差によって生じる前記各素子の電圧値の差に基づ
いて、載置された指の指紋を認識するようにしたことを
特徴とする指紋センサ。1. A plurality of elements, each of which is arranged at a portion where a finger is placed and whose voltage value changes with respect to a constant current depending on temperature, so as to exchange heat with the placed finger. A means for supplying a constant current to each of these elements, and, based on the difference between the voltage values of the respective elements caused by the temperature difference between when the finger is placed and when it is not placed, A fingerprint sensor characterized by recognizing a fingerprint of a placed finger.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000281330A JP2002085381A (en) | 2000-09-18 | 2000-09-18 | Fingerprint sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000281330A JP2002085381A (en) | 2000-09-18 | 2000-09-18 | Fingerprint sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002085381A true JP2002085381A (en) | 2002-03-26 |
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ID=18766006
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000281330A Pending JP2002085381A (en) | 2000-09-18 | 2000-09-18 | Fingerprint sensor |
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|---|---|
| JP (1) | JP2002085381A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008513096A (en) * | 2004-09-22 | 2008-05-01 | ミン ディン、ゴック | Fingerprint detection and other measuring devices |
| KR20170022793A (en) | 2015-08-21 | 2017-03-02 | 아주대학교산학협력단 | Ultra-compact nanosecond pulse laser and manufacture method thereof |
-
2000
- 2000-09-18 JP JP2000281330A patent/JP2002085381A/en active Pending
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